DE60002348T2 - ACOUSTIC DEVICE - Google Patents

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Abstract

Acoustic devices, particularly musical instruments, having a soundboard formed from expanded polycarbonate, methods of manufacture of same, and the use of specific soundboards in the manufacture of acoustic devices.

Description

Akustische VorrichtungAcoustic device

Die vorliegende Erfindung betrifft akustische Vorrichtungen, insbesondere Musikinstrumente, mit einem neuen und verbesserten Schallboden, Verfahren zu deren Herstellung und die Verwendung spezifischer Schallböden bei der Herstellung von akustischen Vorrichtungen.The present invention relates to acoustic devices, in particular musical instruments, with a new and improved soundboard, process for their production and the use of specific sound boards in the manufacture of acoustic devices.

Während einer langen Zeit war es wünschenswert, akustische Vorrichtungen, insbesondere Musikinstrumente wie Gitarren unter Verwendung von Schallböden herzustellen, die aus synthetischen Polymeren an Stelle von Holz, wie die herkömmlich getan wird, ausgebildet sind. Solche Vorrichtungen wären relativ einfach und kostengünstig herzustellen und die Produktion von Vorrichtungen mit reproduzierbaren Eigenschaften würde reduziert von der komplexen, vom Geschick abhängigen Tätigkeit eines Künstlers zu einem steuerbaren Herstellungsprozess.While a long time it was desirable acoustic devices, in particular musical instruments such as guitars using sound boards manufacture from synthetic polymers instead of wood, like that done conventionally will be trained. Such devices would be relatively simple and inexpensive to manufacture and the production of devices with reproducible properties would be reduced on the complex, skill-dependent activity of an artist to a controllable manufacturing process.

Es hat viele Versuche gegeben, um Musikinstrumente mit synthetischen Schallböden auf Polymerbasis herzustellen, z. B. US 4353862 , US 4364990, US 4429608, US 4969381, US 4873907, US 4188850, US 4185534, US 4213370, US 4290336, US 4334452, US 5469769, US 5804746 und US 4290336.There have been many attempts to manufacture musical instruments with synthetic polymer-based acoustic floors, e.g. B. US 4353862 , US 4364990, US 4429608, US 4969381, US 4873907, US 4188850, US 4185534, US 4213370, US 4290336, US 4334452, US 5469769, US 5804746 and US 4290336.

Jedoch haben solche Instrumente typischerweise unter dem Problem gelitten, dass sie eine komplexe Ausbildung hatten (z. B. mit Schallböden, die Kohlenstofffaser- oder Glasfaserverstärkungen erforderten), kostenaufwendig in der Herstellung sind und eine Schallqualität haben, die nicht vergleichbar mit dem Schall ist, der von Instrumenten mit dem herkömmlichen Schallboden aus Holz erzeugt wird.However, such instruments typically have suffered from the problem that they had complex training (e.g. with sound boards, which required carbon fiber or glass fiber reinforcements), expensive are in production and have a sound quality that is not comparable with the sound that is from instruments with the conventional Soundboard made of wood.

Ein anderer relevanter Stand der Technik enthält die EP 0604079 , die die Verwendung von Polycarbonat bei der Herstellung von akustischen Vorrichtungen offenbart. Jedoch wird die Verwendung von aufgeschäumtem Polycarbonat in dem Schallboden eines Musikinstrumentes in der EP 0604079 nicht vorgeschlagen. Tatsächlich haben alle in der zitierten Druckschrift genannten Polycarbonat(enthaltenden)-Zusammensetzungen einen unterschiedlichen Zweck und eine unterschiedliche Wirkung (gegen Abrieb, Schallabsorption) als die in dieser Erfindung offenbarte, und sie haben grundsätzlich unterschiedliche akustische Eigenschaften. Die Verwendung von Polycarbonat auf diese Weise legt nicht die nachfolgend beschriebene vorliegende Erfindung nahe.Another relevant prior art contains the EP 0604079 which discloses the use of polycarbonate in the manufacture of acoustic devices. However, the use of foamed polycarbonate in the acoustic floor of a musical instrument is not proposed in EP 0604079. In fact, all of the polycarbonate (containing) compositions mentioned in the cited reference have a different purpose and effect (against abrasion, sound absorption) than that disclosed in this invention, and they have fundamentally different acoustic properties. The use of polycarbonate in this manner does not suggest the present invention described below.

Die vorliegenden Erfinder haben die Nachteile des Standes der Technik überwunden und stellen Musikinstrumente mit Schallböden auf Polymerbasis her, die in der Lage sind, einen Schall zu erzeugen, der eine vergleichbare Qualität mit dem hat, der durch Schallböden aus Holz erzeugt wird. Die verwendeten Materialien sind reichlich verfügbar und können verwendet werden, um jede gewünschte akustische Vorrichtung mit einem Schallboden herzustellen.The present inventors have Disadvantages of the prior art are overcome and put musical instruments with sound boards polymer-based, which are able to produce a sound that a comparable quality with the one who has through sound boards is made from wood. The materials used are plentiful available and can can be used to create any desired acoustic Manufacture device with a sound board.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine akustische Vorrichtung vorgesehen, die einen Schallboden hat, der geschäumtes Polycarbonat aufweist.According to the present invention an acoustic device is provided which has a sound board has the foamed Has polycarbonate.

Das geschäumte Polycarbonat kann in der Form eines Blattes vorgesehen sein.The foamed polycarbonate can be in the mold a sheet may be provided.

Der Schallboden kann eine zellulare starre Schaumstruktur haben.The soundboard can be a cellular have rigid foam structure.

Der Schallboden kann eine Dichte von 500 bis 700 kg/m3, z. B. 650 kg/m3 haben.The soundboard can have a density of 500 to 700 kg / m 3 , for. B. 650 kg / m 3 .

Der Schallboden kann eine Zugfestigkeit von etwa 20 MPa haben.The soundboard can have a tensile strength of about 20 MPa.

Der Schallboden kann eine Biegefestigung von etwa 30 N/mm2 haben.The acoustic floor can have a bending strength of approximately 30 N / mm 2 .

Ein geschäumtes Polycarbonatmaterial, das besonders nützlich ist, ist FOREX-EPC E 50.650 (Airex AG, Schweiz; SBA Ltd, Leicester, UK). Es hat eine starre Schaumstruktur aus geschlossenen Zellen, ein Füllgewicht (DIN 53479) von 650 kg/m3, eine Zugfestigkeit (DIN 53455) von 20 MPa, eine Bruchdehnung (DIN 53455) von zumindest 10%, einen E-Modul für die Zugspannung (DIN 53457) von 1.000 MPa und für die Biegung (DIN 53456) von 1.200 MPa, eine Biegefestigkeit (DIN 53452) von 30 N/mm2, ist bruchfest bei Stößen (DIN 53453), hat Abmessungsänderungen (DIN 16927) von ±0% bei 120 min. und 70°C, –0,5% bei 75 min. und 140°C (MD) und +0,4% bei 75 min. und 140°C (TD), und eine Wasserabsorption (DIN 53495) von weniger als 1% (W3-100°C 30 min.).A foamed polycarbonate material that is particularly useful is FOREX-EPC E 50.650 (Airex AG, Switzerland; SBA Ltd, Leicester, UK). It has a rigid foam structure made of closed cells, a fill weight (DIN 53479) of 650 kg / m3, a tensile strength (DIN 53455) of 20 MPa, an elongation at break (DIN 53455) of at least 10%, an elastic modulus for the tensile stress ( DIN 53457) of 1,000 MPa and for bending (DIN 53456) of 1,200 MPa, a bending strength (DIN 53452) of 30 N / mm 2 , is unbreakable in the event of impacts (DIN 53453), has dimensional changes (DIN 16927) of ± 0% at 120 min. and 70 ° C, -0.5% at 75 min. and 140 ° C (MD) and + 0.4% at 75 min. and 140 ° C (TD), and a water absorption (DIN 53495) of less than 1% (W3-100 ° C 30 min.).

Obgleich früher im Stand der Technik vorgeschlagen wurde, Schäume bei der Ausbildung z. B. von Gitarren zu verwenden, wurde niemals vorgeschlagen, aufgeschäumte Polycarbonate zu verwenden. Z. B. schlägt die US 4185534 die Verwendung von Polystyrol und anderen Homopolymeren und Copolymeren vor, die von Kohlenwasserstoff-Vinylmonomeren abgeleitet sind. Von den Erfindern durchgeführte akustische Prüfungen, bei denen ein aufgeschäumtes PVC verwendet wurde Foamex-Airex AG, Schweiz; SBA Ltd, Leicester, UK), stellten fest, dass ein sehr "dumpfer" Schall erzeugt wurde, was nicht hinnehmbar war. Nicht aufgeschäumtes Polysterol wurde auch geprüft, und es wurde gefunden, dass es einen sehr "blechernen" Schall erzeugt, der ebenfalls nicht hinnehmbar war.Although it was previously proposed in the prior art, foams in training z. For example, using guitars has never been suggested to use foamed polycarbonates. For example, it beats US 4185534 suggest the use of polystyrene and other homopolymers and copolymers derived from hydrocarbon vinyl monomers. Acoustic tests performed by the inventors using foamed PVC Foamex-Airex AG, Switzerland; SBA Ltd, Leicester, UK) found that a very "dull" sound was generated, which was unacceptable. Unexpanded polystyrene was also tested and was found to produce a very "tinny" sound that was also unacceptable.

Bei einem bestimmten Stand der Technik wird die Verwendung von Schäumen offenbart, aber dies ist typisch bei der Herstellung von Instrumenten mit festen Körpern und nicht von solchen mit hohlen Körpern, die einen Schallboden aufweisen.At a certain state of the art the use of foams disclosed, but this is typical in the manufacture of instruments with solid bodies and not of those with hollow bodies that have a soundboard exhibit.

Es wird typischerweise bei herkömmlichen Holzinstrumenten mit einem Schallboden gefunden, dass sie "Totpunkte" haben oder "Wolfstöne" emittieren, welche besondere Frequenzen sind, die entweder sehr schwach antworten oder viel lauter als die Noten von anderen Frequenzen sind. Dieses Problem kann gemildert oder vollständig vermieden werden durch Verwendung der Schallböden nach der vorliegenden Erfindung.It is typically found in conventional wooden instruments with a sound board that they have "dead spots" or emit "wolf tones", which are special frequencies that either respond very weakly or are much louder than the notes of other frequencies. This problem can be alleviated or avoided completely by using the sound boards according to the present invention.

Die aufgeschäumten Polycarbonate, die in den akustischen Vorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden, haben ausgezeichnete akustische Eigenschaften, die für die Herstellung von z. B. Saiteninstrumenten wie Gitarren (siehe unten) möglich sind, die eine Schallqualität haben, die zumindest so gut wie die von Instrumenten mit Schallböden aus Holz ist.The foamed polycarbonates used in the acoustic devices according to the present invention have excellent acoustic properties for manufacturing from Z. B. string instruments such as guitars (see below) are possible, which is a sound quality have at least as good as that from instruments with sound boards Wood is.

Natürlich ändern sich die genauen akustischen Eigenschaften von aufgeschäumten Polycarbonaten z. B. mit ihrem Füllgewicht, ihrer Zugfestigkeit und ihrer Biegefestigkeit. Andere Faktoren, wie die Größe der Blasen in dem Schaum, entweder aus offenen oder geschlossenen Zellen sowie das Gas oder die Gase, die in dem Schaum enthalten sind, sind ebenfalls wichtig. Stickstoff wird typischerweise verwendet, um das Polycarbonat in die Schaumstruktur aufzuschäumen, aber andere Gase können in gleicher Weise verwendet werden. Z. B. Halogene wie Argon, Neon und Helium. Andere normalerweise gasförmige (unter normaler atmosphärischer Temperatur und Druck) Elemente und Verbindungen können ebenso verwendet werden (vorbehaltlich etwaigen unerwünschten Reaktionen mit dem Polycarbonat) und sind für den Fachmann offensichtlich, wie z. B. in der US 4185534 offenbart ist.Of course, the exact acoustic properties of foamed polycarbonates change e.g. B. with their fill weight, their tensile strength and their flexural strength. Other factors, such as the size of the bubbles in the foam from either open or closed cells, and the gas or gases contained in the foam are also important. Nitrogen is typically used to foam the polycarbonate into the foam structure, but other gases can be used in the same way. For example halogens such as argon, neon and helium. Other normally gaseous (under normal atmospheric temperature and pressure) elements and compounds can also be used (subject to any undesirable reactions with the polycarbonate) and are obvious to those skilled in the art, such as e.g. B. in the US 4185534 is disclosed.

Ebenso gut wie die Ausbildung des Schallbodens der akustischen Vorrichtung aus einem aufgeschäumten Polycarbonat wie einem Polycarbonatblatt können die physikalischen Eigenschaften des aufgeschäumten Polycarbonats sich von Punkt zu Punkt ändern. Wenn z. B. die akustische Vorrichtung eine Gitarre ist kann die Dicke des Schallbodens aus aufgeschäumtem Polycarbonat über seine Breite oder entlang seiner Länge vari ieren. In gleicher Weise können die Größe und/oder die Dichte von Blasen variiert werden.As well as training the Soundboard of the acoustic device made of a foamed polycarbonate like a polycarbonate sheet the physical properties of the foamed polycarbonate differ Change point to point. If e.g. B. the acoustic device is a guitar Foam polycarbonate soundboard thickness over its Latitude or along its length vary. In the same way you can the size and / or the density of bubbles can be varied.

Die akustische Vorrichtung kann, wie vorstehen diskutiert ist, eine Gitarre sein, oder sie kann jedes andere Musikinstrument sein, insbesondere ein Saiteninstrument, das einen Schallboden aufweist. Z. B. kann sie eine Violine, eine Mandoline, ein Bass, eine Laute, eine Zimbel, eine Harfe oder ein Piano sein.The acoustic device can as discussed above, be a guitar or it can be any be another musical instrument, especially a string instrument, that has a soundboard. For example, it can be a violin, a Mandolin, a bass, a lute, a cymbal, a harp or a Be a piano.

Die akustische Vorrichtung kann in gleicher Weise jede andere Vorrichtung mit einem Schallboden sein, z. B. Vorrichtungen, die eine Schallresonanz (Verstärkung) benötigen wie Lautsprecher, Trommeln oder Alarmsysteme.The acoustic device can be in in the same way be any other device with a sound board, z. B. Devices that require acoustic resonance (amplification) such as Speakers, drums or alarm systems.

Die Erfindung wird weiter ersichtlich aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die mehreren Figuren der begleitenden Zeichnungen, die nur beispielhaft Formen von Gitarren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.The invention will become more apparent from the following description with reference to the several figures of the accompanying drawings, which are only exemplary forms of guitars according to the present Show invention.

In den Figuren:In the figures:

1 zeigt eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Gitarre; 1 shows a front view of a first embodiment of a guitar;

2 zeigt eine Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Gitarre; und 2 shows a front view of a second embodiment of a guitar; and

3 zeigt eine Seitenansicht der Gitarren nach den 1 und 2. 3 shows a side view of the guitars according to the 1 and 2 ,

Die einen Schallboden nach der vorliegenden Erfindung enthaltende Gitarre 10 hat eine allgemeine Ausbildung, wie sie in den registrierten britischen Geschmacksmustern Nr. 2074916 (Gitarrenkörper) und 2074917 (Gitarrensteg) gezeigt ist.The guitar containing a sound board according to the present invention 10 has a general education as shown in Registered UK Designs Nos. 2074916 (guitar body) and 2074917 (guitar bridge).

Die Gitarre 10 weist einen hölzernen Hals 20, einen Kopf 30 und eine Griffleiste 40 auf. Der Schallboden 50 umfasst FOREX-EPC E 50.650 mit einer äußeren Kante 51 und einer inneren Kante 52, die ein Schalloch 53 bildet. Die Versteifung der Unterseite des Schallbodens 50 wird gebildet durch eine klare Strebe 60 aus Lexan-Polycarbonat.The guitar 10 has a wooden neck 20 , a head 30 and a handle bar 40 on. The soundboard 50 includes FOREX-EPC E 50.650 with one outer edge 51 and an inner edge 52 who is a sound hole 53 forms. Stiffening the underside of the soundboard 50 is formed by a clear strut 60 made of Lexan polycarbonate.

Der Steg 70 weist Lexan auf. Die Seiten 80 und die Rückseite 90 bilden ein einzelnes Stück aus einem Epoxydglasfaser-Formteil. Der Schallboden 50, die Strebe 60, der Steg 70 und die Saiten 80/Rückseite 90 sind unter Verwendung eines Methylmethacrylat-Klebstoffs miteinander verbunden.The jetty 70 features Lexan. The pages 80 and the back 90 form a single piece from an epoxy glass fiber molded part. The soundboard 50 , The strut 60 , the jetty 70 and the strings 80 /Back 90 are bonded together using a methyl methacrylate adhesive.

Bei dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel der Gitarre 10 ist eine Musterkonstruktion der Hauptstrukturstrebe 60 gezeigt. Zusätzliche kleinere Streben (nicht gezeigt) werden verwendet, um Vibrationen des Schallbodens 50 zu verteilen.At the in 1 shown first embodiment of the guitar 10 is a sample construction of the main structure strut 60 shown. Additional smaller struts (not shown) are used to reduce vibrations of the sound board 50 to distribute.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Gitarre 10 ist in 2 vorgesehen. Hier hat die Strebe 60 ein leicht V-förmiges Muster. Das Muster der Strebe 60 gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel kann besser für die Herstellung der Gitarre 10 geeignet sein. Bei einer Abwandlung (nicht gezeigt) des zweiten Ausführungsbeispiels ist das Muster der Strebe 60 parallel, anstatt leicht V-förmig zu sein.A second embodiment of the guitar 10 is in 2 intended. Here's the strut 60 a slightly V-shaped pattern. The pattern of the strut 60 according to this second embodiment can be better for making the guitar 10 be suitable. In a modification (not shown) of the second embodiment, the pattern is the strut 60 parallel instead of being slightly V-shaped.

Es ist darauf hinzuweisen, dass nicht beabsichtigt ist, die Erfindung nur auf die obigen Beispiele zu beschränken, sondern viele Variationen, die für den Fachmann offensichtlich sind, sind möglich, ohne den Bereich von dieser, der durch die angefügten Ansprü che definiert ist, zu verlassen.It should be noted that not the invention is intended to apply only to the above examples restrict, but many variations for the Those skilled in the art are possible without the scope of this one by the attached Expectations is defined to leave.

Claims (11)

Akustische Vorrichtung (10), die Polycarbonat aufweist und einen Schallboden (50) hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallboden (50) aufgeschäumtes Polycarbonat aufweist.Acoustic device ( 10 ), which has polycarbonate and a soundboard ( 50 ), characterized in that the soundboard ( 50 ) has foamed polycarbonate. Akustische Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der der Schallboden (50) ein aufgeschäumtes Polycarbonatblatt aufweist.Acoustic device ( 10 ) according to claim 1, wherein the sound floor ( 50 ) has a foamed polycarbonate sheet. Akustische Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schallboden (50) eine zellulare starre Schaumstruktur hat.Acoustic device ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which the sound floor ( 50 ) has a cellular rigid foam structure. Akustische Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schallboden (50) eine Dichte von 500 bis 700 kg/m3 hat.Acoustic device ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which the sound floor ( 50 ) has a density of 500 to 700 kg / m3. Akustische Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, bei der der Schallboden (50) eine Dichte von 650 kg/m3 hat.Acoustic device ( 10 ) according to claim 4, wherein the sound floor ( 50 ) has a density of 650 kg / m3. Akustische Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schallboden (50) eine Zugfestigkeit von etwa 20 MPa hat.Acoustic device ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which the sound floor ( 50 ) has a tensile strength of about 20 MPa. Akustische Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schallboden (50) eine Biegefestigkeit von etwa 30 N/mm2.Acoustic device ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which the sound floor ( 50 ) a bending strength of about 30 N / mm 2 . Akustische Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der der Schallboden (50) FOREX-EPC E 50.650 aufweist.Acoustic device ( 10 ) according to claim 1, wherein the sound floor ( 50 ) FOREX-EPC E 50.650. Akustische Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ein Musikinstrument aufweist.Acoustic device ( 10 ) according to one of the preceding claims, which has a musical instrument. Akustische Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, aufweisend ein mit Saiten versehenes Musikinstrument.Acoustic device ( 10 ) according to claim 9, comprising a musical instrument provided with strings. Akustische Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, aufweisend ein mit Saiten versehenes Musikinstrument, das aus der Gruppe enthaltend eine Gitarre, eine Violine, eine Mandoline, einen Bass, eine Laute, eine Zimbel, eine Harfe und ein Piano ausgewählt ist.Acoustic device ( 10 ) according to claim 10, comprising a stringed musical instrument selected from the group consisting of a guitar, a violin, a mandolin, a bass, a lute, a cymbal, a harp and a piano.
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